[发明专利]一种用于自主快速交会对接的单脉冲制导方法、可读介质

说明书

本发明涉及一种用于自主快速交会对接的单脉冲制导方法、可读介质。该方法包括：获取追踪航天器的轨道参数和目标航天器的轨道参数；根据追踪航天器的轨道参数和目标航天器的轨道参数计算航天器的轨道参数和目标航天器的轨道参数之间的参数偏差；根据所述参数偏差，计算追踪航天器变轨的特征点纬度幅角；获取变轨特征点纬度幅角基准值，将上述纬度幅角计算值与基准值进行比对，满足使用范围时变轨的特征点纬度幅角使用计算值，否则使用基准值；根据追踪航天器的轨道参数、目标航天器的轨道参数以及所述偏差参数和特征点纬度幅角计算追踪航天器单次变轨的迹向变轨量和径向变轨量，将所述变轨量应用于自主快速交会对接。

技术领域

本发明涉及一种用于自主快速交会对接的单脉冲制导方法、可读介质，属于航天制导与控制技术领域。

背景技术

2011年～2017年SZ-8/9/10/11载人飞船和TZ-1货运飞船相继发射，成功与TG-1目标飞行器和TG-2空间实验室进行了多次自动、手动交会对接。每次任务中历时2天的一次对接，给地面飞控人员状态监视、数据判读带来巨大工作量，同时由于远距离交会变轨为地面导引，需地面进行测定轨和计算制导律，交会对接频繁的交会变轨，也给地面人员带来了巨大的工作量。此外，将来空间站正常运营期间，历时2天的对接，无法满足故障情况下，营救航天员或紧急补给的要求。

针对上述问题，2012年神舟九号任务成功后，即开展了相关的技术调研工作。从调研结果看，要想解决上述问题，发展趋势有如下两方面：自主和快速。“自主”是尽可能的由航天器在轨依靠自身设备实现导航、制导和控制，最大程度的减少对地面的依赖。“快速”则是减少一次对接的交会飞行时间，减轻地面人力、物力保障，满足营救航天员、紧急补给任务需求。

2012年8月，俄罗斯的进步号货运飞船采用快速交会对接技术，通过约6个小时左右的飞行实现了与空间站的对接。同时，随着我国载人三期载人飞船、货运飞船研制的全面铺开，自主快速交会对接技术呈加速研制趋势。

对于自主快速交会对接，制导方案属于核心技术。既要保证在较短的交会时间内以一定的精度达到交会点，同时还要保证在轨自主计算的可靠性和安全性。

远距离制导可以归结为轨道控制问题。关于轨道控制的一般性方法比较多，其中aew(半长轴a、偏心率e和近地点幅角w)联合修正是一种常用的轨道控制方法，一般用单个航天器的高精度轨道控制。但这种轨道控制方法对于什么时候轨道控制到位并没有考虑。对于交会对接来说需要在要求的时间控制追踪航天器到达要求的位置和速度，因此不能直接应用。此外，交会对接任务中的轨道控制还有较高的精度要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的缺陷，针对快速交会对接远距离自主导引制导且精度要求较高的问题，提供了一种用于自主快速交会对接的单脉冲制导方法、可读介质，解决高精度、高可靠、短时间的交会对接远距离导引段自主制导问题，满足载人航天等领域未来交会对接任务对交会对接技术提出的自主、快速的需求。

本发明的技术解决方案是：一种用于自主快速交会对接的单脉冲制导方法，该方法包括以下步骤：

S1、获取追踪航天器的轨道参数和目标航天器的轨道参数；所述轨道参数包括轨道的半长轴、偏心率、近地点幅角和纬度幅角；

S2、根据追踪航天器的轨道参数和目标航天器的轨道参数，计算追踪航天器的轨道参数与目标航天器的轨道参数偏差；所述参数偏差包括目标航天器轨道与追踪航天器轨道的半长轴偏差Δa、目标航天器轨道与追踪航天器轨道的偏心率水平方向投影偏差Δew1和偏心率竖直方向投影偏差Δew2；

S3、获取追踪航天器用于变轨的特征点纬度幅角；

S4、根据追踪航天器的轨道参数、目标航天器的轨道参数、追踪航天器的轨道参数与目标航天器的轨道参数偏差、追踪航天器用于变轨的特征点纬度幅角，计算追踪航天器单次变轨的迹向变轨量和径向变轨量，将所述迹向变轨量和径向变轨量应用于自主快速交会对接。